JPH06232490A - １．３μｍ帯増幅用光ファイバ及び光ファイバ増幅器 - Google Patents
１．３μｍ帯増幅用光ファイバ及び光ファイバ増幅器Info
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- JPH06232490A JPH06232490A JP5020350A JP2035093A JPH06232490A JP H06232490 A JPH06232490 A JP H06232490A JP 5020350 A JP5020350 A JP 5020350A JP 2035093 A JP2035093 A JP 2035093A JP H06232490 A JPH06232490 A JP H06232490A
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- JP
- Japan
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- band
- optical fiber
- light
- thulium
- neodymium
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 1.3 μｍ帯において光直接増幅を行なうため
の光ファイバ及びこれを用いた光ファイバ増幅器を提供
する。 【構成】 活性物質として、ネオジミウム（Nd3+）及び
ツリウム（Tm3+）イオンを含む光機能性ガラスからなる
コアと、該コアを取り囲み該コアより低い屈折率を有す
るクラッドとからなる増幅用光ファイバ７を用いたもの
で、ツリウムを共添加すると1.05μｍ光はツリウムイオ
ンにすべて吸収されるため誘導放出に至らず、1.3 μｍ
帯遷移確率は初期状態を保つことになり飽和現象を防止
でき増幅利得の向上が図れる。
の光ファイバ及びこれを用いた光ファイバ増幅器を提供
する。 【構成】 活性物質として、ネオジミウム（Nd3+）及び
ツリウム（Tm3+）イオンを含む光機能性ガラスからなる
コアと、該コアを取り囲み該コアより低い屈折率を有す
るクラッドとからなる増幅用光ファイバ７を用いたもの
で、ツリウムを共添加すると1.05μｍ光はツリウムイオ
ンにすべて吸収されるため誘導放出に至らず、1.3 μｍ
帯遷移確率は初期状態を保つことになり飽和現象を防止
でき増幅利得の向上が図れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、1.3 μｍ帯増幅用光フ
ァイバ及びこれを用いた光ファイバ増幅器に関するもの
である。
ァイバ及びこれを用いた光ファイバ増幅器に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】1.3 μｍ帯光通信分野への応用のため、
希土類元素であるネオジミウムを添加した光ファイバを
用いてファイバ増幅器、ファイバレーザ等の機能性ファ
イバの研究がなされている。例えば、文献(Y.Miyajima,
T.Komukai, and T.Sugawa, "1.31-1.36μｍ optical a
mplification in Nd3+-doped fluorozirconate fibr
e,", Electronics Letters, 1990, vol.26,pp.194-195)
には、ネオジミウムを添加したフッ化物光ファイバを
用いて、波長1.33μｍにおいて微小シグナルに対し10dB
の増幅利得が得られたことが報告されている。この報告
では、はじめ励起レーザの出力に比例して増幅利得は増
加し続けるが、励起パワー100mW 以上になると、増幅利
得は飽和して、それ以上励起パワーを増加しても利得の
増加は見られないことが報告されている。
希土類元素であるネオジミウムを添加した光ファイバを
用いてファイバ増幅器、ファイバレーザ等の機能性ファ
イバの研究がなされている。例えば、文献(Y.Miyajima,
T.Komukai, and T.Sugawa, "1.31-1.36μｍ optical a
mplification in Nd3+-doped fluorozirconate fibr
e,", Electronics Letters, 1990, vol.26,pp.194-195)
には、ネオジミウムを添加したフッ化物光ファイバを
用いて、波長1.33μｍにおいて微小シグナルに対し10dB
の増幅利得が得られたことが報告されている。この報告
では、はじめ励起レーザの出力に比例して増幅利得は増
加し続けるが、励起パワー100mW 以上になると、増幅利
得は飽和して、それ以上励起パワーを増加しても利得の
増加は見られないことが報告されている。
【０００３】さらにその後、文献 (Y.Miyajima, T.Suga
wa, and T.Komukai, "Efficient 1.3 μｍ band amplif
ication in Nd 3+-doped single-mode fluoride fibr
e,"Electronics Letters, 1990, vol.26, pp.1397-139
8) には、微小シグナルのみならず、1mW 程度の比較的
強いシグナルに対しても5.5dB の利得が得られるという
報告がなされているが、この場合についても励起パワー
50mW以上では利得は飽和する傾向が指摘されている。こ
の理由について、この文献では波長1.3 μｍの蛍光と同
時に発生する波長1.05μｍの蛍光は、励起パワー40mW程
度まで徐々に増加するが、励起パワー50mW付近では発光
メカニズムは自然放出プロセスから誘導放出プロセスへ
と移行するので、1.05μｍの発光強度は急激に増加し、
これにともない1.3 μｍの蛍光強度はそれ以上増加しな
くなるとの説明がなされている。
wa, and T.Komukai, "Efficient 1.3 μｍ band amplif
ication in Nd 3+-doped single-mode fluoride fibr
e,"Electronics Letters, 1990, vol.26, pp.1397-139
8) には、微小シグナルのみならず、1mW 程度の比較的
強いシグナルに対しても5.5dB の利得が得られるという
報告がなされているが、この場合についても励起パワー
50mW以上では利得は飽和する傾向が指摘されている。こ
の理由について、この文献では波長1.3 μｍの蛍光と同
時に発生する波長1.05μｍの蛍光は、励起パワー40mW程
度まで徐々に増加するが、励起パワー50mW付近では発光
メカニズムは自然放出プロセスから誘導放出プロセスへ
と移行するので、1.05μｍの発光強度は急激に増加し、
これにともない1.3 μｍの蛍光強度はそれ以上増加しな
くなるとの説明がなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の問題点について
さらに詳細な説明を行う。
さらに詳細な説明を行う。
【０００５】図２は、ネオジミウムの励起状態を示すエ
ネルギーレベル図である。1.3 μｍ帯の増幅器として用
いる場合には、図２に示すように、0.8 μｍ帯の励起レ
ーザにより、エネルギー状態は基底準位 4Ｉ9/2 から 4
Ｆ5/2 へと励起される。 4Ｆ5/2 のエネルギー状態は、
非放射遷移過程を経て 4Ｆ3/2 状態へと移る。 4Ｆ3/ 2
から 4Ｉ13/2への遷移により1.32μｍ帯の蛍光が得られ
る。この時、 4Ｆ3/2からは前述の他に 4Ｉ15/2、 4Ｉ
11/2、及び 4Ｉ9/2 への遷移が同時に生じる。それぞ
れ、1.85μｍ帯、1.05μｍ帯、及び0.85μｍ帯の発光に
対応する。各遷移の割合は、0.85μｍ：1.05μｍ：1.32
μｍ：1.85μｍ＝10:55:10:25(%)と言われている。すな
わち、所望の1.32μｍ帯の蛍光よりも他の蛍光強度の方
が大きく、特に1.05μｍ帯の蛍光は1.32μｍ帯に比較す
ると十分に大きいのが分かる。このような特性のネオジ
ミウム添加ファイバにおいて励起用レーザの強度を上げ
て行くと、1.05μｍ帯の増幅係数が最も大きいので、最
初に1.05μｍ帯に於て誘導放出現象が発生する。誘導放
出プロセスでは遷移確率はさらに増加するので、上記の
遷移割合は1.05μｍでさらに高くなる。このため、1.32
μｍでの蛍光強度を高めるために、励起光の強度を上げ
ても、1.05μｍの遷移が強まるだけで、1.05μｍの蛍光
を弱める工夫を行なわなければ、1.32μｍ帯の遷移確率
は減少する。
ネルギーレベル図である。1.3 μｍ帯の増幅器として用
いる場合には、図２に示すように、0.8 μｍ帯の励起レ
ーザにより、エネルギー状態は基底準位 4Ｉ9/2 から 4
Ｆ5/2 へと励起される。 4Ｆ5/2 のエネルギー状態は、
非放射遷移過程を経て 4Ｆ3/2 状態へと移る。 4Ｆ3/ 2
から 4Ｉ13/2への遷移により1.32μｍ帯の蛍光が得られ
る。この時、 4Ｆ3/2からは前述の他に 4Ｉ15/2、 4Ｉ
11/2、及び 4Ｉ9/2 への遷移が同時に生じる。それぞ
れ、1.85μｍ帯、1.05μｍ帯、及び0.85μｍ帯の発光に
対応する。各遷移の割合は、0.85μｍ：1.05μｍ：1.32
μｍ：1.85μｍ＝10:55:10:25(%)と言われている。すな
わち、所望の1.32μｍ帯の蛍光よりも他の蛍光強度の方
が大きく、特に1.05μｍ帯の蛍光は1.32μｍ帯に比較す
ると十分に大きいのが分かる。このような特性のネオジ
ミウム添加ファイバにおいて励起用レーザの強度を上げ
て行くと、1.05μｍ帯の増幅係数が最も大きいので、最
初に1.05μｍ帯に於て誘導放出現象が発生する。誘導放
出プロセスでは遷移確率はさらに増加するので、上記の
遷移割合は1.05μｍでさらに高くなる。このため、1.32
μｍでの蛍光強度を高めるために、励起光の強度を上げ
ても、1.05μｍの遷移が強まるだけで、1.05μｍの蛍光
を弱める工夫を行なわなければ、1.32μｍ帯の遷移確率
は減少する。
【０００６】本発明の目的は、1.3 μｍ帯において光直
接増幅を行なうための光ファイバ及びこれを用いた光フ
ァイバ増幅器を提供することにある。
接増幅を行なうための光ファイバ及びこれを用いた光フ
ァイバ増幅器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１では、活性物質として、ネオジミウム（Nd
3+）及びツリウム（Tm3+）イオンを含む光機能性ガラス
からなるコアと、該コアを取り囲み該コアより低い屈折
率を有するクラッドとを備えた。また請求項２では、波
長1.3 μｍ帯の信号光を伝搬する請求項１に記載の増幅
用光ファイバと、波長0.8 μｍ帯の励起光源と、該励起
光源からの励起光を前記光ファイバに内に入射させる光
学手段とを備えた。また、請求項３では、波長1.3 μｍ
帯の信号光を伝搬する請求項１に記載の増幅用光ファイ
バと、波長0.8 μｍ帯及び波長1.58μｍ帯の２つの励起
光源と、該励起光源からの励起光を前記光ファイバ内に
入射させる光学手段とを備えた。
め、請求項１では、活性物質として、ネオジミウム（Nd
3+）及びツリウム（Tm3+）イオンを含む光機能性ガラス
からなるコアと、該コアを取り囲み該コアより低い屈折
率を有するクラッドとを備えた。また請求項２では、波
長1.3 μｍ帯の信号光を伝搬する請求項１に記載の増幅
用光ファイバと、波長0.8 μｍ帯の励起光源と、該励起
光源からの励起光を前記光ファイバに内に入射させる光
学手段とを備えた。また、請求項３では、波長1.3 μｍ
帯の信号光を伝搬する請求項１に記載の増幅用光ファイ
バと、波長0.8 μｍ帯及び波長1.58μｍ帯の２つの励起
光源と、該励起光源からの励起光を前記光ファイバ内に
入射させる光学手段とを備えた。
【０００８】
【作用】本発明者らは、上記問題解決のため鋭意研究を
重ねた結果、1.3 μｍ帯増幅用ネオジミウム添加ファイ
バのなかにツリウムを共添加し、ツリウムイオンの 3Ｈ
4 → 3Ｆ2 の遷移にともなう吸収により、ネオジミウム
内で発生した1.05μｍ光を吸収させることが可能であ
り、このことが1.3 μｍ増幅器の増幅利得向上に極めて
有効であることを見いだした。
重ねた結果、1.3 μｍ帯増幅用ネオジミウム添加ファイ
バのなかにツリウムを共添加し、ツリウムイオンの 3Ｈ
4 → 3Ｆ2 の遷移にともなう吸収により、ネオジミウム
内で発生した1.05μｍ光を吸収させることが可能であ
り、このことが1.3 μｍ増幅器の増幅利得向上に極めて
有効であることを見いだした。
【０００９】すなわち、ツリウムを共添加しない場合に
は、励起光を入射した側で、偶発的に生じた1.05μｍの
光がファイバ中を伝搬し、次のネオジミウムイオンに作
用すると励起状態のイオンから1.05μｍの光が放出され
る。このような現象が次々に発生して1.05μｍ光はファ
イバ内で増幅され続ける。最終的には、1.05μｍでレー
ザ発振に至る。これに対し、ツリウムを共添加すると1.
05μｍ光はツリウムイオンにすべて吸収されるため誘導
放出に至らず、1.3 μｍ帯遷移確率は初期状態を保つこ
とになり飽和現象を防止でき増幅利得の向上が図れる。
は、励起光を入射した側で、偶発的に生じた1.05μｍの
光がファイバ中を伝搬し、次のネオジミウムイオンに作
用すると励起状態のイオンから1.05μｍの光が放出され
る。このような現象が次々に発生して1.05μｍ光はファ
イバ内で増幅され続ける。最終的には、1.05μｍでレー
ザ発振に至る。これに対し、ツリウムを共添加すると1.
05μｍ光はツリウムイオンにすべて吸収されるため誘導
放出に至らず、1.3 μｍ帯遷移確率は初期状態を保つこ
とになり飽和現象を防止でき増幅利得の向上が図れる。
【００１０】このことを、エネルギー準位図を用いて詳
しく説明する。図３には、ネオジミウム及びツリウムイ
オンのエネルギー準位図を示す。ネオジミウムについて
は図２の説明で述べたように、0.8 μｍ帯の励起により
1.32μｍ及び1.05μｍの発光が生じる（ここの説明で
は、0.85μｍ帯及び1.85μｍの発光については無視する
ことにする。）。他方、ツリウムについては0.8 μｍ帯
の励起により、 3Ｆ4 レベルが励起される。この状態
は、2.3 μｍあるいは1.47μｍの発光をへて 3Ｈ4レベ
ルに遷移する。この 3Ｈ4 レベルのツリウムイオンは、
1.05μｍ帯の光を吸収して 3Ｆ2 あるいは 3Ｆ3 レベル
へ遷移する。この吸収遷移は非常に強く、当然のことな
がらネオジミウムイオンで発生した1.05μｍ光を吸収し
てくれる。ネオジミウム及びツリウムイオンをある所定
の濃度でファイバ内に添加することにより、1.05μｍ光
は発生と同時に吸収することが可能で、1.05μｍ光によ
る誘導放出作用は無くなるので1.3 μｍ帯の増幅利得の
低下を防止できる。
しく説明する。図３には、ネオジミウム及びツリウムイ
オンのエネルギー準位図を示す。ネオジミウムについて
は図２の説明で述べたように、0.8 μｍ帯の励起により
1.32μｍ及び1.05μｍの発光が生じる（ここの説明で
は、0.85μｍ帯及び1.85μｍの発光については無視する
ことにする。）。他方、ツリウムについては0.8 μｍ帯
の励起により、 3Ｆ4 レベルが励起される。この状態
は、2.3 μｍあるいは1.47μｍの発光をへて 3Ｈ4レベ
ルに遷移する。この 3Ｈ4 レベルのツリウムイオンは、
1.05μｍ帯の光を吸収して 3Ｆ2 あるいは 3Ｆ3 レベル
へ遷移する。この吸収遷移は非常に強く、当然のことな
がらネオジミウムイオンで発生した1.05μｍ光を吸収し
てくれる。ネオジミウム及びツリウムイオンをある所定
の濃度でファイバ内に添加することにより、1.05μｍ光
は発生と同時に吸収することが可能で、1.05μｍ光によ
る誘導放出作用は無くなるので1.3 μｍ帯の増幅利得の
低下を防止できる。
【００１１】さらに、1.05μｍ光を吸収して 3Ｆ2 ある
いは 3Ｆ3 レベルに遷移したツリウムイオンは 3Ｆ4 レ
ベルにフォノン緩和により遷移した後、再び2.3 μｍあ
るいは1.47μｍの発光をへて 3Ｈ4 レベルに遷移する。
このとき、一部は 3Ｆ4 レベルから直接 3Ｈ6 へ0.82μ
ｍ帯の発光を伴い遷移するが、この0.82μｍ光はネオジ
ミウムイオンの基底準位から 4Ｆ5/2 準位への吸収に寄
与することとなる。
いは 3Ｆ3 レベルに遷移したツリウムイオンは 3Ｆ4 レ
ベルにフォノン緩和により遷移した後、再び2.3 μｍあ
るいは1.47μｍの発光をへて 3Ｈ4 レベルに遷移する。
このとき、一部は 3Ｆ4 レベルから直接 3Ｈ6 へ0.82μ
ｍ帯の発光を伴い遷移するが、この0.82μｍ光はネオジ
ミウムイオンの基底準位から 4Ｆ5/2 準位への吸収に寄
与することとなる。
【００１２】
【実施例】図１に、本発明の第１の実施例を示す。図
中、１は信号入力用コネクタ、２は励起用半導体レーザ
モジュール、３は0.82μｍ帯半導体レーザ、４は偏波ビ
ームスプリッター、５はレンズ、６，８はダイクロイッ
クミラー、７は増幅用ファイバ、９は斜め研磨ファイバ
端、１０は狭帯域フィルタ、１１は信号出力用コネクタ
端子である。
中、１は信号入力用コネクタ、２は励起用半導体レーザ
モジュール、３は0.82μｍ帯半導体レーザ、４は偏波ビ
ームスプリッター、５はレンズ、６，８はダイクロイッ
クミラー、７は増幅用ファイバ、９は斜め研磨ファイバ
端、１０は狭帯域フィルタ、１１は信号出力用コネクタ
端子である。
【００１３】信号入力用コネクタ端子１から信号光を入
射させ、その光と励起用半導体レーザモジュール２から
の光をレンズ５を介してダイクロイックミラー６で合波
しファイバ端９からネオジミウム／ツリウム共添加ファ
イバ７に入射させるとともに、ファイバ７の後方端９か
らも励起用半導体レーザモジュール２からの光をレンズ
５，ミラー８を介して入射させた。励起用半導体レーザ
モジュール２の内部は２台の0.82μｍ帯半導体レーザ３
からの光が偏波ビームスプリッタ４で合波される構成に
なっており、合波後最大で100mW の出力が得られる。増
幅媒体としてのネオジミウム／ツリウム共添加ファイバ
７はガラス材料がZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF のフッ化物
ガラスであり、ネオジミウム添加量500ppm、ツリウム添
加量2000ppm であり、コア径6.5 μｍ、クラッド径125
μｍ、比屈折率差0.5%であり長さ4mである。ファイバ７
の両端９は反射防止のために斜め研磨している。増幅後
の信号光は1.3 μｍ帯狭帯域フィルタ１０により、1.3
μｍ帯自然放出光をカットして出力コネクタ端子１１よ
り増幅後の信号光は出力される。
射させ、その光と励起用半導体レーザモジュール２から
の光をレンズ５を介してダイクロイックミラー６で合波
しファイバ端９からネオジミウム／ツリウム共添加ファ
イバ７に入射させるとともに、ファイバ７の後方端９か
らも励起用半導体レーザモジュール２からの光をレンズ
５，ミラー８を介して入射させた。励起用半導体レーザ
モジュール２の内部は２台の0.82μｍ帯半導体レーザ３
からの光が偏波ビームスプリッタ４で合波される構成に
なっており、合波後最大で100mW の出力が得られる。増
幅媒体としてのネオジミウム／ツリウム共添加ファイバ
７はガラス材料がZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF のフッ化物
ガラスであり、ネオジミウム添加量500ppm、ツリウム添
加量2000ppm であり、コア径6.5 μｍ、クラッド径125
μｍ、比屈折率差0.5%であり長さ4mである。ファイバ７
の両端９は反射防止のために斜め研磨している。増幅後
の信号光は1.3 μｍ帯狭帯域フィルタ１０により、1.3
μｍ帯自然放出光をカットして出力コネクタ端子１１よ
り増幅後の信号光は出力される。
【００１４】図４は、得られた増幅特性を示す。増幅用
ファイバとして、３種類のネオジミウム添加ファイバを
用いた。すなわち、(A) ネオジミウム500ppmのみ添加し
たファイバ、(B) ネオジミウム2000ppm およびツリウム
2000ppm を添加したファイバ、および(C) ネオジミウム
500ppmおよびツリウム2000ppm を添加したファイバの３
種類である。試験条件としては、前方、後方よりそれぞ
れ、50mW出力の励起光をファイバ内に導いた。シグナル
波長は1.33μｍ、シグナルのファイバ内入力強度は-20d
Bmである。図より分かるようにツリウムを共添加するこ
とにより、増幅特性は、飛躍的に向上するのが理解でき
る。なお、ファイバ(B) よりもファイバ(C) の方が増幅
利得が高い理由は、0.8 μｍ光の吸収係数はツリウムよ
りもネオジミウムの方が大きく両イオンを同量添加する
とほとんどの0.8 μｍ励起光がネオジミウムのみに吸収
されツリウムを共添加した効果が無くなるためと思われ
る。
ファイバとして、３種類のネオジミウム添加ファイバを
用いた。すなわち、(A) ネオジミウム500ppmのみ添加し
たファイバ、(B) ネオジミウム2000ppm およびツリウム
2000ppm を添加したファイバ、および(C) ネオジミウム
500ppmおよびツリウム2000ppm を添加したファイバの３
種類である。試験条件としては、前方、後方よりそれぞ
れ、50mW出力の励起光をファイバ内に導いた。シグナル
波長は1.33μｍ、シグナルのファイバ内入力強度は-20d
Bmである。図より分かるようにツリウムを共添加するこ
とにより、増幅特性は、飛躍的に向上するのが理解でき
る。なお、ファイバ(B) よりもファイバ(C) の方が増幅
利得が高い理由は、0.8 μｍ光の吸収係数はツリウムよ
りもネオジミウムの方が大きく両イオンを同量添加する
とほとんどの0.8 μｍ励起光がネオジミウムのみに吸収
されツリウムを共添加した効果が無くなるためと思われ
る。
【００１５】図５には、本発明の第２の実施例を示す。
基本的構成は図１と同様であるが、後方からの励起光と
して波長1.58μｍの励起光源を用いている。すなわち、
後方側の励起用半導体レーザモジュール２´は、２台の
1.58μｍ帯半導体レーザ３´とこれら半導体レーザ３´
からの光を合波する偏波ビームスプリッタ４´とで構成
している。ここでは、励起光源として高出力半導体レー
ザを用いたが、1.48μｍ帯高出力半導体レーザを励起光
源としたＥr ドープファイバレーザ、あるいは、1.58μ
ｍ光を1.55μｍ帯光増幅器で増幅した光を用いてもよ
い。
基本的構成は図１と同様であるが、後方からの励起光と
して波長1.58μｍの励起光源を用いている。すなわち、
後方側の励起用半導体レーザモジュール２´は、２台の
1.58μｍ帯半導体レーザ３´とこれら半導体レーザ３´
からの光を合波する偏波ビームスプリッタ４´とで構成
している。ここでは、励起光源として高出力半導体レー
ザを用いたが、1.48μｍ帯高出力半導体レーザを励起光
源としたＥr ドープファイバレーザ、あるいは、1.58μ
ｍ光を1.55μｍ帯光増幅器で増幅した光を用いてもよ
い。
【００１６】1.58μｍ帯の光源としては、1.55μｍ帯か
ら1.63μｍ帯の範囲の光であれば、効果があるが1.58μ
ｍが最も効率が良い。
ら1.63μｍ帯の範囲の光であれば、効果があるが1.58μ
ｍが最も効率が良い。
【００１７】増幅の確認を行う前の予備検討として、前
方から0.82μｍ，後方から1.6 μｍの光で励起し、蛍光
を測定した。図６に結果を示す。
方から0.82μｍ，後方から1.6 μｍの光で励起し、蛍光
を測定した。図６に結果を示す。
【００１８】図６(a) は、ネオジミウム／ツリウム共添
加ファイバに50mWの0.82μｍ励起光のみを用いた場合で
あり、このとき、1.05μｍの出力レベルは-29.18dBm で
あった。次に、50mWの0.82μｍ励起光と同時に後方から
5mW の1.6 μｍ光を入射させたときの蛍光を(b) に示
す。この時、1.05μｍの光の出力レベルは、-45.67dBm
である。1.6 μｍ光を入射することにより、1.05μｍ光
の出力レベルは、約16.5dB低下している。
加ファイバに50mWの0.82μｍ励起光のみを用いた場合で
あり、このとき、1.05μｍの出力レベルは-29.18dBm で
あった。次に、50mWの0.82μｍ励起光と同時に後方から
5mW の1.6 μｍ光を入射させたときの蛍光を(b) に示
す。この時、1.05μｍの光の出力レベルは、-45.67dBm
である。1.6 μｍ光を入射することにより、1.05μｍ光
の出力レベルは、約16.5dB低下している。
【００１９】図７は、そのメカニズムを説明する図であ
る。1.58μｍ( ここでは、1.6 μｍ）の光により、Tm3+
イオンを3 Ｈ4 レベルに励起する。3 Ｈ4 レベルのTm3+
イオンはＮd 3+から発生した1.05μｍ光を吸収して、3
Ｆ2 レベルへさらに励起される。この過程において、Nd
3+で発生した1.05μｍ光をTm3+イオンが吸収するので、
1.3 μｍ増幅が影響を受けないことになる。さらに、図
６(a) 、(b) と比較すると1.32μｍ光の出力レベルは
(b) の方が高くなっており、1.05μｍ光をTm3+イオン中
で減衰させることにより、1.3 μｍ光が強くなることを
裏付けている。
る。1.58μｍ( ここでは、1.6 μｍ）の光により、Tm3+
イオンを3 Ｈ4 レベルに励起する。3 Ｈ4 レベルのTm3+
イオンはＮd 3+から発生した1.05μｍ光を吸収して、3
Ｆ2 レベルへさらに励起される。この過程において、Nd
3+で発生した1.05μｍ光をTm3+イオンが吸収するので、
1.3 μｍ増幅が影響を受けないことになる。さらに、図
６(a) 、(b) と比較すると1.32μｍ光の出力レベルは
(b) の方が高くなっており、1.05μｍ光をTm3+イオン中
で減衰させることにより、1.3 μｍ光が強くなることを
裏付けている。
【００２０】本実験構成で、1.33μｍ光を信号として用
い増幅実験を行ったところ約20dB以上の利得が得られる
ことが明らかになった。
い増幅実験を行ったところ約20dB以上の利得が得られる
ことが明らかになった。
【００２１】以上の結果から、適切な濃度でネオジミウ
ム及びツリウムを共添加することにより、100mW 程度の
励起入力でで最大18dBが得られることが分かった。
ム及びツリウムを共添加することにより、100mW 程度の
励起入力でで最大18dBが得られることが分かった。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
出力100mW 程度の0.8 μｍ帯レーザダイオードにより、
最大で約18dBの利得が得られることが明かとなった。従
来の論文等での報告例では、最大利得は10dB程度であ
り、本発明を用いることにより、従来以上の増幅利得が
可能となった。
出力100mW 程度の0.8 μｍ帯レーザダイオードにより、
最大で約18dBの利得が得られることが明かとなった。従
来の論文等での報告例では、最大利得は10dB程度であ
り、本発明を用いることにより、従来以上の増幅利得が
可能となった。
【図１】本発明の第１の実施例に係る光ファイバ増幅器
の構成を示す図
の構成を示す図
【図２】ネオジミウム添加ファイバのエネルギーレベル
を示す図
を示す図
【図３】ネオジミウムで発生した1.05μｍ光がツリウム
に吸収される様子を説明した図
に吸収される様子を説明した図
【図４】励起パワーに対する利得を示す図
【図５】本発明の第２の実施例に係る光ファイバ増幅器
の構成を示す図
の構成を示す図
【図６】蛍光を測定した結果を示す図
【図７】ネオジミウムで発生した1.05μｍ光がツリウム
に吸収される様子を説明した図
に吸収される様子を説明した図
1 …信号入力用コネクタ、２…励起用半導体レーザモジ
ュール、３…0.82μｍ帯半導体レーザ、４…偏波ビーム
スプリッタ、５…レンズ、６…ダイクロイックミラー、
７…増幅用ファイバ、９…斜め研磨ファイバ端、１０…
狭帯域フィルタ、１１…信号出力用コネクタ端子。
ュール、３…0.82μｍ帯半導体レーザ、４…偏波ビーム
スプリッタ、５…レンズ、６…ダイクロイックミラー、
７…増幅用ファイバ、９…斜め研磨ファイバ端、１０…
狭帯域フィルタ、１１…信号出力用コネクタ端子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/07 8934−4Ｍ 3/094 3/10 Ｚ 8934−4Ｍ (72)発明者 深作 嘉人 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 活性物質として、ネオジミウム（Nd3+）
及びツリウム（Tm3+）イオンを含む光機能性ガラスから
なるコアと、 該コアを取り囲み該コアより低い屈折率を有するクラッ
ドとを備えたことを特徴とする1.3 μｍ帯増幅用光ファ
イバ。 - 【請求項２】 波長1.3 μｍ帯の信号光を伝搬する請求
項１に記載の増幅用光ファイバと、 波長0.8 μｍ帯の励起光源と、 該励起光源からの励起光を前記光ファイバに内に入射さ
せる光学手段とを備えたことを特徴とする光ファイバ増
幅器。 - 【請求項３】 波長1.3 μｍ帯の信号光を伝搬する請求
項１に記載の増幅用光ファイバと、波長0.8 μｍ帯及び
波長1.58μｍ帯の２つの励起光源と、該励起光源からの
励起光を前記光ファイバ内に入射させる光学手段とを備
えたことを特徴とする光ファイバ増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5020350A JPH06232490A (ja) | 1992-12-08 | 1993-02-08 | １．３μｍ帯増幅用光ファイバ及び光ファイバ増幅器 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32796792 | 1992-12-08 | ||
| JP4-327967 | 1992-12-08 | ||
| JP5020350A JPH06232490A (ja) | 1992-12-08 | 1993-02-08 | １．３μｍ帯増幅用光ファイバ及び光ファイバ増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06232490A true JPH06232490A (ja) | 1994-08-19 |
Family
ID=26357283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5020350A Pending JPH06232490A (ja) | 1992-12-08 | 1993-02-08 | １．３μｍ帯増幅用光ファイバ及び光ファイバ増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06232490A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100311220B1 (ko) * | 1999-10-19 | 2001-10-18 | 오길록 | 다중 펌프광을 이용한 광증폭기 구동 방법 및 그 방법을 이용한 광섬유 광증폭기 |
| JP2013541201A (ja) * | 2010-09-13 | 2013-11-07 | カルマー オプトコム、インコーポレイティッド ディービーエー カルマー レーザー | チャープ・パルス増幅に基づくレーザー・パルスの発生 |
| US9368932B2 (en) | 2009-07-01 | 2016-06-14 | Calmar Optcom, Inc. | Optical pulse compressing based on chirped fiber bragg gratings for pulse amplification and fiber lasers |
-
1993
- 1993-02-08 JP JP5020350A patent/JPH06232490A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100311220B1 (ko) * | 1999-10-19 | 2001-10-18 | 오길록 | 다중 펌프광을 이용한 광증폭기 구동 방법 및 그 방법을 이용한 광섬유 광증폭기 |
| US9368932B2 (en) | 2009-07-01 | 2016-06-14 | Calmar Optcom, Inc. | Optical pulse compressing based on chirped fiber bragg gratings for pulse amplification and fiber lasers |
| JP2013541201A (ja) * | 2010-09-13 | 2013-11-07 | カルマー オプトコム、インコーポレイティッド ディービーエー カルマー レーザー | チャープ・パルス増幅に基づくレーザー・パルスの発生 |
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